JP3860997B2 - パワーステアリング装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、車両の運転状況や走行状況に基づいて、パワーシリンダに供給する流量を制御するパワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５、図６に、従来例のパワーステアリング装置を示す。
図５に示すように、油圧制御機構Ｙは、その流量制御弁Ｖのスプール１の一端を一方のパイロット室２に臨ませ、他端を他方のパイロット室３に臨ませている。
上記一方のパイロット室２は、ポンプポート４を介してポンプＰに常時連通している。また、他方のパイロット室３にはスプリング５を介在させている。このようにした両パイロット室２，３は、可変オリフィスａを介して互いに連通している。この可変オリフィスａの開度は、弁体１３の位置によって決まり、この弁体１３の位置は、ソレノイドＳＯＬの励磁電流Ａによって制御するようにしている。つまり、ソレノイドＳＯＬの励磁電流Ａによって、可変オリフィスａの開度を制御するようにしている。
【０００３】
上記一方のパイロット室２は、流路６→可変オリフィスａ→流路７を経由してパワーシリンダ８を制御するステアリングバルブ９の流入側に連通している。また、他方のパイロット室３は、流路１０および流路７を介してステアリングバルブ９の流入側に連通している。
したがって、上記両パイロット室２、３は、可変オリフィスａを介して連通することになり、可変オリフィスａの上流側の圧力が一方のパイロット室２に作用し、下流側の圧力が他方のパイロット室３に作用することになる。
【０００４】
そして、スプール１は、一方のパイロット室２の作用力と、他方のパイロット室３の作用力およびスプリング５で発生する作用力の合計とがバランスした位置を保つが、そのバランス位置において、前記ポンプポート４とタンクポート１１との開度が決められる。
上記のようにした流量制御弁Ｖは、エンジン等からなるポンプ駆動源１２が停止していると、ポンプポート４に圧油が供給されない。ポンプポート４に圧油が供給されなければ、両パイロット室２、３には圧力が発生しないので、スプール１はスプリング５の作用で図示のノーマル位置を保つ。
【０００５】
上記の状態からポンプ駆動源１２が駆動して、ポンプＰから吐出された圧油がポンプポート４に供給されると、可変オリフィスａに流れができるので、そこに差圧が発生する。この差圧の作用で、両パイロット室２、３に圧力差が発生し、この圧力差に応じてスプール１がスプリング５に抗して移動し、上記したようにバランスを保つ。
このようにスプール１がスプリング５に抗して移動することによって、タンクポート１１の開度を大きくするが、このときのタンクポート１１の開度に応じて、ステアリングバルブ９側に導かれる制御流量ＱＰと、タンクＴあるいはポンプＰに還流される戻り流量ＱＴの分配比が決まる。言い換えれば、タンクポート１１の開度に応じて制御流量ＱＰが決まることになる。
【０００６】
上記のように制御流量ＱＰが、スプール１の移動位置で決まるタンクポート１１の開度に応じて制御されるということは、結局は、可変オリフィスａの開度に応じて制御流量ＱＰが決まることになる。なぜなら、スプール１の移動位置は、両パイロット室２、３の圧力差で決まるとともに、この圧力差を決めているのが可変オリフィスａの開度だからである。
したがって、車速や操舵状況に応じて、制御流量ＱＰを制御するためには、可変オリフィスａの開度を制御するソレノイドＳＯＬの励磁電流を制御すればよい。
【０００７】
一方、上記ステアリングバルブ９は、図示していないステアリングホィールの入力トルク（操舵トルク）に応じて、パワーシリンダ８への供給流量を制御するものである。例えば、操舵トルクが大きければ、ステアリングバルブ９の切り換え量も多くなり、流路７とパワーシリンダ８との連通開度が大きくなる。そのため、パワーシリンダ８に大流量が供給されてアシスト力も大きくなる。これに対して操舵トルクが小さければ、ステアリングバルブ９の切り換え量も少なくなり、流路７とパワーシリンダ８との連通開度が小さくなる。そのため、パワーシリンダ８に供給される流量も少なくなりアシスト力も小さくなる。
なお、上記操舵トルクとステアリングバルブ９の切り換え量との関係は、図示していないトーションバーなどのねじれ反力によって決めるようにしている。
【０００８】
上記のように操舵トルクによって決まるパワーシリンダ８の必要（要求）流量ＱＭと、流量制御弁Ｖによって決まる制御流量ＱＰとを、なるべく等しくすれば、ポンプＰ側のエネルギー損失を低く抑えることができる。なぜなら、ポンプＰ側のエネルギー損失は、制御流量ＱＰとパワーシリンダ８の要求流量ＱＭとの差によって発生するからである。そして、制御流量ＱＰを、パワーシリンダ８の要求流量ＱＭにできるだけ近づけるために、可変オリフィスａの開度を制御するのがソレノイドＳＯＬに対する励磁電流であり、この励磁電流を制御するのが、コントローラＣである。
【０００９】
上記コントローラＣには、操舵角センサ１６と車速センサ１７を接続し、これら両センサの出力信号に基づいて、ソレノイドＳＯＬの励磁電流を制御するようにしている。また、このコントローラＣとソレノイドＳＯＬとの間には、ソレノイドＳＯＬの駆動装置１９を接続している。
図６は、上記コントローラＣの制御システムを示した図である。
コントローラＣは、操舵角センサ１６からの操舵角信号と車速センサ１７からの車速信号とが入力されると、操舵角信号から操舵角θと操舵角速度ωとを演算して求める。
【００１０】
操舵角θと操舵角速度ωとを求めたら、操舵角θからソレノイド電流指令値Ｉθを求める。このソレノイド電流指令値Ｉθは、操舵角θと制御流量ＱＰとの関係がリニアな特性になる理論値を基にして決めている。また、操舵角速度ωからソレノイド電流指令値Ｉωを求める。このソレノイド電流指令値Ｉωも、操舵角速度ωと制御流量ＱＰとの関係がリニアな特性になる理論値を基にして決めている。
【００１１】
ただし、上記操舵角θおよび操舵角速度ωが、ある設定値以上にならなければ、上記指令値ＩθおよびＩωのいずれもゼロを出力するようにしている。つまり、ステアリングホィールが中立あるいはその近傍にあるときには、上記ソレノイド電流指令値ＩθもＩωもゼロになるようにしている。
なお、上記操舵角θによるソレノイド電流指令値Ｉθおよび操舵角速度ωによるソレノイド電流指令値Ｉωは、テーブル値としてコントローラＣにあらかじめ記憶させておいてもよいし、操舵角θあるいは操舵角速度ωを基にして、その都度、コントローラＣに演算させて求めるようにしてもよい。
【００１２】
いずれにしても、操舵角θを基にしてソレノイド電流指令値Ｉθを決定し、操舵角速度ωを基にしてソレノイド電流指令値Ｉωを決定したら、これら両者を加算する。この加算値（Ｉθ＋Ｉω）に、今度は車速信号に基づいたソレノイド電流指令値Ｉｖを乗算する。
ここで、上記ソレノイド電流指令値Ｉｖは、車速が低速域では１を出力し、高速域ではゼロを出力する。そして、低速域から高速域までの間の中速域では、１からゼロまでの小数点以下の値を出力する。
【００１３】
そのため、上記加算値（Ｉθ＋Ｉω）に、車速信号に基づいたソレノイド電流指令値Ｉｖを乗算すれば、低速域では（Ｉθ＋Ｉω）がそのまま出力され、高速域では（Ｉθ＋Ｉω）がゼロになる。そして、中速域では速度が上がるにつれて、反比例した値が出力されることになる。
上記のようにして、（Ｉθ＋Ｉω）×Ｉｖが決まったら、それにスタンバイソレノイド電流指令値Ｉｓを加算する。つまり、｛（Ｉθ＋Ｉω）×Ｉｖ｝＋Ｉｓ＝Ｉ（ソレノイド電流指令値）として、コントローラＣから出力させる。
なお、上記ソレノイド電流指令値Ｉθ、Ｉω、Ｉｖは、電流値そのものではなく、特に単位を持たない電流指令値である。そのため、これらソレノイド電流指令値Ｉθ、Ｉω、Ｉｖは、所定の特性になっている限り、そのレベルは問わない。
【００１４】
上記スタンバイソレノイド電流指令値Ｉｓは、所定の電流が可変オリフィスａのソレノイドＳＯＬに常に供給されるようにするためのものである。スタンバイソレノイド電流指令値Ｉｓが供給された可変オリフィスａは、操舵角θ、操舵角速度ωおよび車速ｖを基にしたソレノイド電流指令値Ｉｖがゼロとしても、その開度を一定に保つ。そのため、一定のスタンバイ流量が、常にステアリングバルブ９に供給される。このようにスタンバイ流量ＱＳを確保するようにしたのは、以下の理由からである。
【００１５】
スタンバイ流量ＱＳを供給し、装置にある程度の油を循環させると、冷却効果が発揮されて、それによって装置の焼き付きを防止できるからである。
また、タイヤにキックバック等の外乱や、セルフアライニングトルク等による抗力が作用すると、それがパワーシリンダ８のロッドに作用するが、このような場合であっても、スタンバイ流量を確保しておけば、タイヤのふらつきを防止できるからである。
さらに、スタンバイ流量を確保しておけば、それが全然ないときよりも、目的の制御流量に到達する時間が短くてすむ。そして、この時間差が応答性になるので、スタンバイ流量を確保した方が、応答性を向上させることができるからである。
【００１６】
なお、図５に示すように、スプール１の先端には、スリット１８を形成している。このスリット１８は、スプール１の先端がスプリング５の弾性力によって押し付けられている場合でも、一方のパイロット室２と流路６とを連通させるものである。このようにすれば、スリット１８を介して微少流量がステアリングバルブ９側に常に供給されるので、この微少流量によっても、装置の焼き付きやキックバック等の外乱を防止でき、また、応答性も確保することができる。
【００１７】
次に、この従来例の作用を説明する。
例えば、車速が低速域にある状態において、操舵すると、コントローラＣが、そのときの操舵角θと操舵角速度ωによって、ソレノイド電流指令値ＩθとＩωとを決める。そして、これら指令値を加算するとともに、この加算値（Ｉθ＋Ｉω）に車速に応じたソレノイド電流指令値Ｉｖ＝１を乗算する。その乗算値である（Ｉθ＋Ｉω）に、スタンバイ流量を確保するためのソレノイド電流指令値Ｉｓをさらに加算する。そのため、低速域では、ソレノイド電流指令値Ｉが、Ｉ＝Ｉθ＋Ｉω＋Ｉｓとなる。そして、このソレノイド電流指令値Ｉに応じた開度をオリフィスａが保ち、それによって必要な流量が制御流量ＱＰとしてステアリングバルブ９側に供給されることになる。
【００１８】
また、このように車速が低速域にある状態において、直進走行のようにハンドルを操舵しない場合には、操舵角θおよび操舵角速度ωが０となる。このように操舵角θおよび操舵角速度ωが０になると、ソレノイド電流指令値ＩがＩ＝Ｉｓとなり、それによってオリフィスａの開度が小さくなる。このようにオリフィスａの開度が小さくなると、制御流量ＱＰがスタンバイ流量になる。制御流量ＱＰをスタンバイ流量にすれば、ポンプＰを駆動するトルクも小さくなるので、それによって消費エネルギーも小さくなる。つまり、低速域であっても、操舵していない場合には、コントローラＣが省エネ状態と判断して、ステアリングバルブ９に供給する制御流量ＱＰを少なくすることで、省エネ効果が発揮されるようにしている。
【００１９】
一方、車速が高速域にあるときには、車速によるソレノイド電流指令値Ｉｖがゼロになる。このように電流指令値Ｉｖがゼロになれば、ソレノイド電流指令値Ｉが（Ｉθ＋Ｉω）×Ｉｖ＝０となるため、制御流量ＱＰがスタンバイ流量ＱＳに等しくなる。したがって、ポンプＰを駆動するトルクも小さくなり、それによってエネルギーのロスを防止する。
【００２０】
また、車速が中速域にあるときには、その車速に応じてソレノイド電流指令値Ｉｖが小さくなっていくので、それにともなって制御流量ＱＰも小さくなる。そのため、車速の上昇に応じてパワーアシスト力も徐々に小さくなっていく。つまり、高速域に近づくにつれて、操舵時に必要とされるパワーアシスト力も小さくなるため、車速に反比例して制御流量ＱＰを徐々に減らすことで、エネルギーロスを防止するようにしている。
以上のように、従来の装置は、流量制御弁Ｖのオリフィスａの開度をコントローラＣによって制御することにより、エネルギーロスを防止して、省エネ効果が発揮されるようにしている。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の装置では、コントローラＣが所定の省エネ状態に該当すると判断したときに、油圧制御機構Ｙからステアリングバルブ９に供給される流量を減らすことにより、エネルギーロスを防止するようにしている。
ところが、省エネ状態になっていても、そのことがドライバーにはわからないため、そのドライバーの運転の癖によって、省エネ機能が十分に発揮されないことがあった。例えば、ドライバーに、ハンドルを絶えず動かす癖がある場合には、省エネ機能があまり発揮されない。そのため、車両に省エネ機構が付いているにもかかわらず、エネルギーロスを効果的に低減できないという問題があった。この発明の目的は、省エネ効果を十分に発揮させて、エネルギーロスを効果的に低減できるパワーステアリング装置を提供することである。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、パワーシリンダと、このパワーシリンダへ供給する流量を制御するステアリングバルブと、このステアリングバルブに供給する流量を制御する油圧制御機構と、操舵角および操舵角速度などの運転状況や、車速などの走行状況に応じて上記油圧制御機構を制御するコントローラとを備え、上記コントローラは、運転状況や走行状況に基づいて、設定した省エネ状態に該当すると判断したときに、油圧制御機構からパワーシリンダに供給される流量を少なくするパワーステアリング装置において、上記油圧制御機構には、ステアリングバルブに供給する流量を制御する可変オリフィスと、この可変オリフィスの開度を調節する弁体と、この弁体の位置を検出する位置センサーとを設ける一方、上記コントローラには、伝達機構を接続し、この伝達機構は、上記弁体が所定の位置に移動したときに、省エネ状態である旨を表示したり、音を鳴らしたりすることを特徴とする。
【００２４】
【発明の実施の形態】
図１〜図４に示す実施形態は、コントローラＣに伝達機構２０を接続した点に特徴を有し、その他の構成、すなわちパワーシリンダ８や油圧制御機構Ｙの構成については、前記従来と同じである。したがって、以下では、伝達機構２０を中心に説明し、従来と同じ構成要素については同じ符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００２５】
図１に示すように、コントローラＣに接続した伝達機構２０は、省エネ状態のときに、その旨をドライバーに知らせるものである。
この伝達機構２０は、図３に示すように、車両のコントロールパネル２５に設けたランプ２２によって構成している。そして、このランプ２２を、省エネ状態のときにのみ、点灯させるようにしている。
【００２６】
一方、上記コントローラＣには、図２に示すように、判定機構２１を接続している。この判定機構２１は、ソレノイド電流指令値Ｉに基づいて、省エネ状態か否かを判断するものであり、具体的には、ソレノイド電流指令値Ｉが所定の値よりも小さい場合に、省エネ状態と判断するようにしている。例えば、低速域で走行しているときに、ステアリングホィールを中立位置近傍に保っている場合には、ソレノイド電流指令値Ｉが小さくなる。このようにソレノイド電流指令値Ｉが所定の値よりも小さくなったときに、判定機構２１が省エネ状態であると判断する。そして、所定の信号を伝達機構２０に出力する。
【００２７】
上記のように判定機構２１から所定の信号が出力されると、伝達機構２０であるランプ２２が点灯する。このようにランプ２２が点灯することによって、ドライバーに省エネ状態であることを認識させる。
このようにして、省エネ状態であることをランプ２２の点灯によってその都度ドライバーに認識させていると、どのような運転状況において省エネ機能が発揮されるのか、ということをドライバーも理解してくる。省エネ機能が発揮される運転状態を理解してくると、このドライバーは、省エネ機能が発揮されるように意識して運転することができる。言い換えれば、省エネ機能が十分に発揮されるような運転を、ドライバーにさせることができる。そして、ドライバーに省エネ機能が十分に発揮させるような運転をさせることによって、エネルギーロスを効果的に低減させることができる。
【００２８】
上記実施形態では、ソレノイド電流指令値Ｉに基づいて、判定機構２１が省エネ状態であるか否かを判断するようにしているが、可変オリフィスａの開度を調節する弁体１３の位置に基づいて、省エネ状態であるか否かを判断するようにしてもよい。すなわち、上記制御流量ＱＰというのは、オリフィスａの開度に応じて決まるので、このオリフィスａの開度を決める弁体１３の位置が分かれば、省エネ状態であるか否かを判断することができる。具体的には、弁体１３の位置を検出する位置センサーを設けて、この位置センサーによって検出した弁体１３の位置信号に基づいて、コントローラＣが省エネ状態か否かを判断する。そして、コントローラＣが、省エネ状態と判断した場合には、伝達機構２０であるランプ２２が点灯し、それによって省エネ状態であることをドライバーに認識させる。
【００２９】
また、上記実施形態では、伝達機構２０としてランプ２２を用いたが、この伝達機構２０は、図４に示すようなメータ２３であってもよい。このメータ２３は、ソレノイド電流指令値Ｉの大きさや、弁体１３の移動量に比例してその針２４が動くようにしたものであり、例えば、ソレノイド電流指令値Ｉが最大となった場合や、弁体１３の移動量が最大となった場合、すなわちオリフィスａの開度が最大となった場合に、その針２４が最大に振れるように設定している。
このようにメータ２３によって、省エネ状態を段階的に表示すれば、ドライバーに、より具体的に省エネ状態を認識させることができる。
【００３０】
なお、省エネ状態を段階的に表示するために、上記メータ２３に代えて、複数のランプを設けて、これら複数のランプを、ソレノイド電流指令値Ｉや弁体１３の移動量に比例した数だけ点灯するようにしてもよい。
また、円グラフや棒グラフによって、省エネ状態を段階的に表示するようにしてもよい。さらに、ディスプレイに省エネ状態の度合いを、数字によって表示するようにしてもよい。例えば、省エネ状態の度合いが最大のときを「１０」として、省エネ状態の度合いが小さくなるにつれて、数字を段階的に減らすようにすればよい。
【００３１】
一方、伝達機構２０としてスピーカーを用いてもよい。すなわち、このスピーカーによって省エネ状態のときに、音を鳴らすようにしてもよい。また、音声で省エネ状態である旨をドライバーに知らせるようにしてもいい。いずれにしても、上記伝達機構２０は、ドライバーに省エネ状態であることを認識させるものであれば、どのような手段でもよい。
【００３２】
上記実施形態では、省エネ状態のときに、伝達機構２０によってその旨をドライバーに認識させているが、この機能によって、本システムが正常に作動しているか否かも判断することができる。すなわち、省エネ状態に該当していることが明らかであるにもかかわらず、伝達機構２０が省エネ状態を表示していないときには、システムが故障しているおそれがある。また、伝達機構２０が、省エネ状態を常に表示している場合には、システムに異常があるおそれがある。
前記従来例では、このシステムの故障や異常を判定することができなかった。仮に、システムの故障や異常を判定する装置を取り付けた場合には、それによって装置全体のコストが高くなるという不都合があった。
【００３３】
これに対して上記実施形態によれば、省エネ状態に該当していることが明らかであるにもかかわらず、伝達機構２０が省エネ状態を表示していないときには、システムが故障していると判断できる。また、伝達機構２０が、省エネ状態を常に表示している場合には、システムに異常があると判断できる。つまり、この実施形態によれば、コストアップをせずに、システムの故障や異常も判断することができる。
【００３４】
【発明の効果】
この発明によれば、省エネ状態のときに、伝達機構がその旨をドライバーに認識させることができるので、ドライバーに省エネ機能が十分に発揮されるような運転をさせることが可能になる。そして、ドライバーが省エネ機能を意識した運転をすることによって、エネルギーロスを効果的に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の全体図である。
【図２】コントローラＣの制御系を示す説明図である。
【図３】伝達機構２０のランプ２２を示す図である。
【図４】伝達機構２０のメータ２３を示す図である。
【図５】従来例の全体図である。
【図６】従来例のコントローラＣの制御系を示す説明図である。
【符号の説明】
８ パワーシリンダ
９ ステアリングバルブ
Ｙ 油圧制御機構
Ｃ コントローラ
２０ 伝達機構

Claims (1)

1. パワーシリンダと、このパワーシリンダへ供給する流量を制御するステアリングバルブと、このステアリングバルブに供給する流量を制御する油圧制御機構と、操舵角および操舵角速度などの運転状況や、車速などの走行状況に応じて上記油圧制御機構を制御するコントローラとを備え、上記コントローラは、運転状況や走行状況に基づいて、設定した省エネ状態に該当すると判断したときに、油圧制御機構からパワーシリンダに供給される流量を少なくするパワーステアリング装置において、上記油圧制御機構には、ステアリングバルブに供給する流量を制御する可変オリフィスと、この可変オリフィスの開度を調節する弁体と、この弁体の位置を検出する位置センサーとを設ける一方、上記コントローラには、伝達機構を接続し、この伝達機構は、上記弁体が所定の位置に移動したときに、省エネ状態である旨を表示したり、音を鳴らしたりすることを特徴とするパワーステアリング装置。

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